KR100834857B1 - Piston device for controllable pitch propeller actuator - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 가변피치 프로펠러 허브의 너트 배열 축 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a nut arrangement of a conventional variable pitch propeller hub.
도 2는 본 발명에 의하여 피스톤 및 피스톤 로드의 접촉면에 발생하는 응력을 감소시킬 수 있도록 제작된 가변피치 프로펠러 허브의 너트 배열 축 단면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view of the nut arrangement of the variable pitch propeller hub manufactured to reduce the stress generated in the contact surface of the piston and the piston rod according to the present invention.
도 3은 종래의 돌출부가 없는 가변피치 프로펠러 엑츄에이터 피스톤 장치의 유한 성분 계산 결과를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a finite component calculation result of a conventional variable pitch propeller actuator piston device without a protrusion.
도 4는 본 발명에 의하여 돌출부를 갖는 가변피치 프로펠러 엑츄에이터 피스톤 장치의 유한 성분 계산 결과를 나타낸 도면이다.4 is a view showing a finite component calculation result of a variable pitch propeller actuator piston device having a protrusion according to the present invention.
도 5는 종래의 피스톤 로드 상에 돌출부를 갖지 않는 가변피치 프로펠러 엑츄에이터 피스톤 장치의 유한 성분 계산 결과를 나타낸 그래프로서, “ROD LENGTH” 축의 영점은 피스톤 로드 세팅의 고리(collar)에 해당한다.FIG. 5 is a graph showing a finite component calculation result of a variable pitch propeller actuator piston device having no protrusion on a conventional piston rod, and the zero point of the “ROD LENGTH” axis corresponds to a collar of the piston rod setting.
도 6은 종래의 피스톤 구(bore) 상에 돌출부를 갖지 않는 가변피치 프로펠러 엑츄에이터 피스톤 장치의 유한 성분 계산 결과를 나타낸 그래프로서, “PISTON BORE LENGTH” 축의 최고점은 피스톤 로드와 접촉하는 면에 해당한다.FIG. 6 is a graph showing finite component calculation results of a variable pitch propeller actuator piston device having no protrusion on a conventional piston bore, and the highest point of the “PISTON BORE LENGTH” axis corresponds to the surface in contact with the piston rod.
도 7은 본 발명에 의하여 피스톤 로드 상에 돌출부를 갖는 가변피치 프로펠러 엑츄에이터 피스톤 장치의 유한 성분 계산 결과를 나타낸 그래프로서, “ROD LENGTH” 축의 영점은 피스톤 로드 세팅의 고리(collar)에 해당한다.FIG. 7 is a graph showing a finite component calculation result of a variable pitch propeller actuator piston device having a protrusion on a piston rod according to the present invention, and the zero point of the “ROD LENGTH” axis corresponds to a collar of the piston rod setting.
도 8은 본 발명에 의하여 피스톤 구(bore) 상에 돌출부를 갖는 가변피치 프로펠러 엑츄에이터 피스톤 장치의 유한 성분 계산 결과를 나타낸 그래프로서, “PISTON BORE LENGTH” 축의 최고점은 피스톤 로드와 접촉하는 면에 해당한다.FIG. 8 is a graph showing a finite component calculation result of a variable pitch propeller actuator piston device having a protrusion on a piston bore according to the present invention, wherein a peak of the “PISTON BORE LENGTH” axis corresponds to a surface in contact with the piston rod. .
<도면의 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>
1: 원추형 실린더1: conical cylinder
2: 세팅 넥2: setting neck
3: 너트3: nut
4: 피스톤4: piston
5: 피스톤 로드5: piston rod
6: 압력 유체6: pressure fluid
7: 허브7: hub
8: 크랭크 핀 링8: crank pin ring
9: 접촉면9: contact surface
11: 끝판11: end plate
12: 크로스 헤드12: cross head
13: 돌출부13: protrusion
14: 홈14: home
본 발명은 가변피치 프로펠러의 유압 엑츄에이터에 적용되는 피스톤 로드의 배열에 관한 것이다.The present invention relates to an arrangement of piston rods applied to a hydraulic actuator of a variable pitch propeller.
미국특허 제3,150,570은 실린더 벽과 같이 확장하면서 이와 동시에 실린더 벽이 그것의 탄성 한계 범위 내에서 확장될 수 있도록 견고하게 유지하는 피스톤 로드 어셈블리에 관한 것이다. 이는 피스톤 구조물과 결합된 어셈블리 장치로서 피스톤과 피스톤 로드 사이를 완전히 잠그게 되는데, 이 경우 이러한 잠김 현상에 따라 가변 피치 프로펠러 허브의 정비가 아주 어려워진다.U. S. Patent No. 3,150, 570 relates to a piston rod assembly that expands like a cylinder wall and at the same time holds firmly so that the cylinder wall can expand within its elastic limits. This is an assembly device combined with the piston structure that completely locks between the piston and the piston rod, which makes it very difficult to maintain the variable pitch propeller hub.
미국특허 제4,782,533에 따르면, 피스톤과 피스톤 로드는 억지 끼워 맞춤에 의하여 아주 견고하게 서로 맞물리게 된다. 이 경우 피스톤 로드상의 피스톤 그립에 의하여 피스톤 및 피스톤 로드의 분해가 아주 어려워진다.According to US Pat. No. 4,782,533, the piston and the piston rod are very firmly engaged with each other by an interference fit. In this case, the piston grip on the piston rod makes it very difficult to disassemble the piston and the piston rod.
미국특허 제5,213,472에 따르면, 피스톤 축의 전방 끝은 실린더 안에서 너트에 의하여 피스톤에 붙여지게 된다. 이 경우, 피스톤의 직경 및 피스톤 로드가 유압을 받는 세팅 장소의 반경 간의 상호 관계에 따라 피스톤 로드의 접촉면 가장자리와 접촉면 사이에 높은 접촉 압력이 발생하게 되며, 그 결과 프로펠러 허브의 형상이 점차 나쁘게 변모되어 간다. 이 경우에는 정기적인 정비를 통하여 너트를 계속적으로 죄어줄 필요가 있는데, 바람직하게는 너트가 죄어져 있는 기간이 길면 길수록 좋다.According to US Pat. No. 5,213,472, the front end of the piston shaft is attached to the piston by a nut in the cylinder. In this case, a high contact pressure is generated between the contact surface edge of the piston rod and the contact surface according to the correlation between the diameter of the piston and the radius of the setting place where the piston rod is hydraulically operated, and as a result, the shape of the propeller hub is gradually deteriorated. Goes. In this case, it is necessary to continuously tighten the nut through regular maintenance. Preferably, the longer the period in which the nut is clamped, the better.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 피스톤과 피스톤 로드의 접촉면 가장자리에서 압력 유체에 의하여 발생하는 등가 응력(equivalent stress)을 감소시키고 이와 더불어 접촉면에서의 변형을 줄임으로써 풀어진 너트를 다시 죄어 주기 위하여 소요되는 정비 비용을 줄일 수 있도록 하는 가변피치 프로펠러 엑츄에이터의 피스톤 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, by reducing the equivalent stress (equivalent stress) caused by the pressure fluid at the edge of the contact surface of the piston and the piston rod and at the same time by reducing the deformation at the contact surface It is an object of the present invention to provide a piston device of a variable-pitch propeller actuator that can reduce the maintenance costs required to retighten.
본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.Other objects and advantages of the present invention will be described below, which are not limited to the matters set forth in the claims and the disclosure of the embodiments thereof, but also to the broader ranges by means and combinations within the range readily recited therefrom. Add that it will be included.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 원추형 실린더(1); 상기 원추형 실린더(1)의 내부 공간에서 직선 왕복 운동을 하는 피스톤 로드(5) 끝단의 돌출부 에 해당하며, 피스톤(4) 및 너트(3)와 결합함으로써 피스톤(4) 및 너트(3)를 피스톤 로드(5)에 고정시키는 세팅 넥(2); 상기 세팅 넥(2)에 피스톤(4)과 함께 결합되며, 피스톤(4)의 몸체 가운데에 형성된 돌출부(13)를 삽입할 수 있는 홈(14)을 구비하며 당해 홈(14) 속으로 피스톤(4)의 돌출부(13)를 끼워서 피스톤(4)을 피스톤 로드(5)에 고정시키는 너트(3); 및 상기 원추형 실린더(1)의 내부 공간에서 직선 왕복 운동을 하며, 크랭크 핀 링(8)과 접해 있는 허브(7)의 끝판(11)을 관통하여 크로스 헤드(12)에 접하게 되는 피스톤 로드(5)를 포함하여 이루어지는 가변피치 프로펠러 엑츄에이터의 피스톤 장치를 제시한다.In order to achieve the above object, the present invention, a conical cylinder (1); Corresponds to the protrusion of the end of the piston rod (5) for linear reciprocating motion in the inner space of the conical cylinder (1), by combining the piston (4) and the nut (3) to the piston (4) and the nut (3) A setting neck 2 fixed to the
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가 지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the following will describe a preferred embodiment of the present invention, but the technical idea of the present invention is not limited thereto and may be variously modified and modified by those skilled in the art.
도 1은 종래의 가변피치 프로펠러 허브의 너트 배열 축 단면도이다. 가변피치 프로펠러 허브는 원추형 실린더(1), 세팅 넥(2), 압력 유체(6) 하에서 피스톤(4)을 고정시키는 너트(3), 크랭크 핀 링(8)과 접해 있는 허브(7)의 끝판(11)을 관통하여 크로스 헤드(12)에 접하게 되는 피스톤 로드(5)를 포함하여 이루어진다. 피스톤(4)과 피스톤 로드(5)는 접촉면(9)에서 연접하여 있다. 도 1에 따르면, 너트(3)는 피스톤(4)을 접촉면(9) 상에 고정시키고, 피스톤(4)은 압력 유체(6)의 작용력에 의하여 몸체의 원주면이 굽어지게 되며, 피스톤(4)과 피스톤 로드(5)의 접촉면(9) 가장자리에는 높은 등가 응력(equivalent stress)이 발생하게 된다.1 is a cross-sectional view of a nut arrangement of a conventional variable pitch propeller hub. Variable pitch propeller hubs have a conical cylinder (1), a setting neck (2), a nut (3) for holding the piston (4) under pressure fluid (6), and an end plate of the hub (7) in contact with the crank pin ring (8) And a
도 2는 본 발명에 의하여 피스톤 및 피스톤 로드의 접촉면에 발생하는 응력을 감소시킬 수 있도록 제작된 가변피치 프로펠러 허브의 너트 배열 축 단면도이다. 본 발명에 따른 가변피치 프로펠러 허브(7)는 원추형 실린더(1), 세팅 넥(2), 압력 유체(6) 하에서 피스톤(4)을 고정시키는 너트(3), 크랭크 핀 링(8)과 접해 있는 허브(7)의 끝판(11)을 관통하여 크로스 헤드(12)에 접하게 되는 피스톤 로드(5)를 포함하여 이루어진다. 피스톤(4)과 피스톤 로드(5)는 접촉면(9)에서 연접하여 있다. 너트(3)는 몸체 가운데에 형성된 홈(14) 안으로 피스톤(4)의 몸체 가운데에 형성된 돌출부(13)를 꽉 끼워 고정시킴으로써 돌출부(13) 가장자리의 원주 방향 변위를 감소시킨다.Figure 2 is a cross-sectional view of the nut arrangement of the variable pitch propeller hub manufactured to reduce the stress generated in the contact surface of the piston and the piston rod according to the present invention. The variable pitch propeller hub 7 according to the invention is in contact with a
도 2에 따르면, 너트(3)는 피스톤(4)을 접촉면(9) 상에 고정시키고, 피스톤(4)은 압력 유체(6)의 작용력에 의하여 몸체의 원주면이 굽어지게 된다. 하지만, 압력 유체(6)에 의하여 발생하는 부하가 피스톤(4)의 몸체 가운데에 형성된 돌출부(13)를 통하여 피스톤(4)으로부터 너트(3)의 몸체 가운데에 형성된 홈(14) 쪽으로 일부 흘러가므로 피스톤(4)과 피스톤 로드(5)의 접촉면(9) 가장자리에는 비교적 낮은 등가 응력(equivalent stress)이 발생하게 된다.According to FIG. 2, the nut 3 fixes the piston 4 on the contact surface 9, which causes the circumferential surface of the body to bend by the action force of the pressure fluid 6. However, part of the load generated by the pressure fluid 6 flows from the piston 4 toward the
즉, 압력 유체(6)는 피스톤(4)을 밀게 되며, 허브(7) 내에서 회전하면서 허브(7)의 끝판(11)을 관통하여 크로스 헤드(12)에 도달한다. 이러한 압력 유체(6)의 영향으로 피스톤(4)은 굽힘 모멘트를 받게 되며, 원주 방향으로의 변형이 일어난다. 그 결과, 피스톤(4)과 피스톤 로드(5)의 접촉면(9) 가장자리에는 등가 응력(equivalent stress)이 발생하게 된다. 이때, 피스톤(4)은 몸체 가운데에 형성된 돌출부(13)가 너트(3)의 홈(14)에 끼워져서 고정되기 때문에 굽힘 모멘트의 일부가 너트(3) 쪽으로 분산되는데, 그 결과 종래에는 접촉면(9)에서 아주 높게 발생하던 등가 응력(equivalent stress)이 본 발명에서는 상당히 줄어들게 된다. 이 경우 피스톤(4) 및 너트(3)의 표면에 나타나는 압력 유체(6)의 반대 방향 유동도 그리 나쁘지 않은데, 그 이유는 본 발명에 따른 피스톤(4)의 축방향 길이가 종래와 같이 홈(14)이 없는 너트와 돌출부(13)가 없는 피스톤에 의해 결합된 상태의 경우보다 더 길기 때문이다.That is, the pressure fluid 6 pushes the piston 4 and passes through the end plate 11 of the hub 7 to reach the
도 3 및 도 4는, 피스톤의 지름이 0.5 m이고 유체의 압력이 5.5 MPa인 상태에서, 각각 돌출부가 없는 가변피치 프로펠러 엑츄에이터 피스톤 장치와 돌출부가 있는 가변피치 프로펠러 엑츄에이터 피스톤 장치의 유한 성분 계산을 한 결과를 나타낸 도면이다. 돌출부(13)를 갖는 피스톤(4)이 홈(14)을 갖는 너트(3)에 끼워지는 경우에 발생하는 등가 응력(equivalent stress)의 최고값은 돌출부(13)를 갖지 않는 피스톤(4)이 홈(14)을 갖지 않는 너트(3)에 끼워지는 경우에 비해 약 13.6% 정도가 감소하였다. 이처럼 등가 응력(equivalent stress)이 감소하면 접촉면(9)에서의 변형 또한 줄어들게 되는데, 그 결과 풀어진 너트를 다시 죄어 주기 위하여 정규적으로 요구되는 정비의 시간 간격을 늘일 수 있어 정비 비용이 상당히 줄어들게 된다.3 and 4 show finite component calculations of the variable pitch propeller actuator piston device without protrusions and the variable pitch propeller actuator piston device with protrusions, respectively, with a piston diameter of 0.5 m and a pressure of 5.5 MPa. The figure which showed the result. The maximum value of equivalent stress that occurs when the piston 4 with the
도 5와 도 7을 비교해 보면, 본 발명의 경우(도 7) 발생하는 등가 응력(equivalent stress)의 최고값이 종래의 경우(도 5) 발생하는 등가 응력(equivalent stress)의 최고값보다 훨씬 작음을 알 수 있다. 이는 도 6과 도 8을 비교하는 경우에도 마찬가지다.5 and 7, the maximum value of equivalent stress generated in the case of the present invention (FIG. 7) is much smaller than the maximum value of equivalent stress generated in the conventional case (FIG. 5). It can be seen. This is also the case when comparing FIG. 6 with FIG.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으 로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above descriptions are merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. It will be possible. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 피스톤과 피스톤 로드의 접촉면 가장자리에서 압력 유체에 의하여 발생하는 등가 응력(equivalent stress)이 감소하고 이와 더불어 접촉면에서의 변형이 감소하므로 결국 풀어진 너트를 다시 죄어 주기 위하여 소요되는 정비 비용을 줄일 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the equivalent stress caused by the pressure fluid at the contact surface edge of the piston and the piston rod is reduced and also the deformation at the contact surface is reduced, so that in order to finally tighten the loosened nut The maintenance cost required can be reduced.
본 발명의 다른 효과는, 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.Other effects of the present invention, as well as those described in the above-described embodiments and claims of the present invention, as well as potential effects that may occur within the range that can be easily estimated therefrom and potential advantages that contribute to industrial development It will be added that it will be covered by a wider scope.
Claims (1)
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KR1020060129176A KR100834857B1 (en) | 2006-12-18 | 2006-12-18 | Piston device for controllable pitch propeller actuator |
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ID=39769917
Family Applications (1)
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KR1020060129176A KR100834857B1 (en) | 2006-12-18 | 2006-12-18 | Piston device for controllable pitch propeller actuator |
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2006
- 2006-12-18 KR KR1020060129176A patent/KR100834857B1/en not_active IP Right Cessation
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